偏鋁酸鈉膏漿在防滲工程中的應(yīng)用

殷銀蕊+包志軍

摘 要：在圍堰防滲和基礎(chǔ)防滲工程中，一般采用水泥漿、水泥粘土漿或添加劑等作為灌漿材料，效果明顯。但對(duì)于滲漏通道開度較大的基礎(chǔ)灌漿和土石圍堰，一般的水泥灌漿很難滿足要求，而且成本高，工期長(zhǎng)。本文重點(diǎn)通過(guò)介紹偏鋁酸鈉膏漿的特性以及在防滲工程中的實(shí)際應(yīng)用，以達(dá)到能夠在土石圍堰填筑體和深厚覆蓋層防滲工程中的廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：膏漿；防滲；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TV543 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）04-0101-01

1 概述

在圍堰防滲和基礎(chǔ)防滲工程中，一般采用水泥漿、水泥粘土漿或添加劑等作為灌漿材料，效果明顯。但對(duì)于滲漏通道開度較大的基礎(chǔ)灌漿和土石圍堰，一般的水泥灌漿很難滿足要求，而且成本高，工期長(zhǎng)。而加入偏鋁酸鈉的膏漿具有遇水不分散、抗水流沖釋、凝結(jié)時(shí)間可控以及節(jié)省投資等優(yōu)點(diǎn)，已被應(yīng)用于工程實(shí)際，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 偏鋁酸鈉膏漿特性

偏鋁酸鈉膏漿是指在水泥中摻入粘土、膨潤(rùn)土而構(gòu)成的低水灰比膏狀漿液，其基本特性是漿液的初始剪切屈服強(qiáng)度值可以克服其本身重力的影響，有塑性粘度，狀似牙膏，具有自堆積性能，流動(dòng)性較小，其流動(dòng)性符合賓漢流體特性，具體如下。

（1）抗水流沖釋性能。加入粘土、膨潤(rùn)土的偏鋁酸鈉膏漿具有粘接作用和抗?jié)B透作用，使其不易產(chǎn)生離析，能夠自成一個(gè)整體。由于偏鋁酸鈉膏漿的剪切屈服強(qiáng)度在50Pa以上，且隨著時(shí)間增加，剪切屈服強(qiáng)度逐步增大，提高了漿體的抗沖刷能力。（2）流動(dòng)特性和擴(kuò)散特性。偏鋁酸鈉膏漿具有典型的賓漢流體特性。偏鋁酸鈉膏漿灌漿時(shí)，會(huì)形成明顯擴(kuò)散前沿，在其后面的裂隙就會(huì)被膏漿完全填滿，在水泥凝固以后，膏漿就形成堅(jiān)硬而密實(shí)的水泥結(jié)石。（3）觸變性。偏鋁酸鈉膏漿具有觸變性質(zhì)，若承受的推力大于其自身的屈服強(qiáng)度，偏鋁酸鈉膏漿將產(chǎn)生流動(dòng)，膏漿將呈現(xiàn)典型的流體性質(zhì)，一旦小于其自身的屈服強(qiáng)度，膏漿的粘度得到恢復(fù)，表現(xiàn)出一定的固體性質(zhì)，從而提高了漿體的穩(wěn)定性，利于灌漿過(guò)程的控制。（4）時(shí)間可控。偏鋁酸鈉膏漿根據(jù)摻量的不同，可以控制其初凝時(shí)間（為利于施工操作，一般控制在5-30min內(nèi)），從而防止了漿體流失過(guò)遠(yuǎn)，減少了漿材的浪費(fèi)。

3 偏鋁酸鈉膏漿在工程中的實(shí)際應(yīng)用

偏鋁酸鈉膏漿已作為封閉材料、灌漿材料成功的應(yīng)用于開度較大的基礎(chǔ)灌漿和土石圍堰灌漿。

3.1 偏鋁酸鈉膏漿在托口水電站中的應(yīng)用

托口水電站壩址位于湖南省洪江市境內(nèi)，庫(kù)容12.49億m3，裝機(jī)容量830MW，該地塊地層具有以下特點(diǎn)結(jié)構(gòu)具有軟硬不均、裂隙發(fā)育、解理密集、溶蝕疏松、巖溶發(fā)育、中等透水等多種組合不良地質(zhì)特征。

（1）巖（土）體孔隙率較大，強(qiáng)風(fēng)化巖體細(xì)小裂隙密集發(fā)育。溶蝕現(xiàn)象突出，巖（土）體松散，溶蝕洞隙、溝槽極為發(fā)育，孔深最深達(dá)140米，成孔極為困難。（2）石膏類封孔材料，只適用于無(wú)地下水情形。（3）A、B料初凝前止?jié){作用很差，終凝時(shí)間段，強(qiáng)度增長(zhǎng)過(guò)快，極易造成鉆桿抱死，嚴(yán)重影響施工；（4）加入水泥量2%的偏鋁酸鈉封閉材料塑性較大，強(qiáng)度不高，既能替代灌漿塞封至灌漿段以上，又能在自下而上提升灌注（連續(xù)或間隔提升）過(guò)程中被劈裂，能夠滿足連續(xù)對(duì)灌漿段實(shí)施均勻有效的控制性灌漿。

通過(guò)選取偏鋁酸鈉膏漿作為漿體封閉材料，極大地提高了施工進(jìn)度和施工質(zhì)量，在6個(gè)月內(nèi)完成了約63000m的帷幕灌漿，經(jīng)壓水檢查灌漿質(zhì)量全部合格，按期完成了工程，受到了業(yè)主的極力表?yè)P(yáng)。

3.2 偏鋁酸鈉膏漿在東北某水庫(kù)項(xiàng)目的應(yīng)用

水庫(kù)工程位于遼寧省境內(nèi)，進(jìn)水口圍堰長(zhǎng)81.7m，頂寬13.0m，最大堰高31.6m，圍堰地質(zhì)情況分為2部分。

（1）水上部分的圍堰填筑體由洞挖石（花崗巖）渣料、砂礫土料、風(fēng)化料（含黃泥、沙）等組成，由于填筑時(shí)為冬季，水下部分空腔內(nèi)存有大量裹著冰塊的石料，造成圍堰體空腔很大，石料填筑也未經(jīng)過(guò)碾壓，存在大量空腔，造成成孔極為困難，而且普通漿液灌注量無(wú)法預(yù)估，投入成本很大。

（2）圍堰水下部分1.0～1.5m范圍內(nèi)含有由有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組成的沉積層，多為沖積物組成。

針對(duì)此土石圍堰的情況，采用常規(guī)“分段下塞灌漿法”、“袖閥管灌漿法”、“拔管灌漿法”和“孔口封閉灌漿法”等灌漿工藝，不僅耗漿量極大，在規(guī)定工期內(nèi)不能滿足工期要求。通過(guò)借鑒托口封閉材料的經(jīng)驗(yàn)，最終確定了套管灌漿工藝和偏鋁酸鈉膏漿作為灌漿材料，灌漿材料是在膨潤(rùn)土漿液中加入2%。的偏鋁酸鈉，漿液水灰比采用1：1：11，以偏鋁酸鈉膏漿作為土石圍堰灌漿材料，共計(jì)完成膏漿孔2排，鉆孔3416.5m，灌入水泥量4635.49t。通過(guò)取芯、跨孔聲波測(cè)試、壓水試驗(yàn)等檢查，圍堰灌漿工程滿足設(shè)計(jì)要求，工程優(yōu)良率達(dá)到100%，節(jié)省了約100萬(wàn)元，按期完成了工期。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)不同開度的滲漏通道、不同流速、不同流量的基礎(chǔ)滲漏灌漿，可以結(jié)合施工工藝和調(diào)整偏鋁酸鈉加入量來(lái)配置合適的偏鋁酸鈉膏漿，從而可以避免普通水泥漿液的無(wú)效灌注、成本較大和工期較長(zhǎng)的缺點(diǎn)。偏鋁酸鈉作為粉末狀物質(zhì)，在漿液中加入量不僅少，宜控制，而且成本低，極大的提高了施工效率，降低了成本，在土石圍堰填筑體和深厚覆蓋層等防滲工程中得到廣泛運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)

[1]DLT 5148-2012 水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范.

[2]大壩基巖灌漿（孫釗著）.